【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 影響或改善其物料流動(dòng)性能。配方最后確定要求配制的UPVC具有適宜的流動(dòng)溫度和良好的成型加工性[4]。（1）PVC樹(shù)脂PVC樹(shù)脂是制造門(mén)窗異型材的基本材料，其用量約占85%。制造異型材通常選用懸浮聚合PVC樹(shù)脂。其性能應(yīng)滿(mǎn)足成型加工工藝和制品性能的要求。PVC樹(shù)脂平均分子量愈大，即聚合度n值愈大，材料機(jī)械性能愈高，耐低溫及耐熱性能愈好。但成型加工溫度愈高，流動(dòng)性愈差，成型加工愈困難。綜合平衡各項(xiàng)性能，制造PVC異型材通常選用 K值為65～68，平均聚合度為850～1000的SG5型樹(shù)脂[4]。表31為SG5型PVC樹(shù)脂的部分物化性能。表31 擠出成型時(shí)常用塑料的壓縮比[6]項(xiàng)目?jī)?yōu)等品一等品合格品粘數(shù)/（mL/g）（或K值）（或平均聚合度）118170686611001000雜質(zhì)粒子數(shù)/個(gè)揮發(fā)物含量/%表觀密度/（g/mL）篩余物/% 篩余物/% 魚(yú)眼數(shù)/(個(gè)/400m2)100樹(shù)脂增塑劑吸收量/g白度( 160℃，10min后)/%殘留氯乙烯含量/(mg/kg)≤≤≥≤≥≤≥≥≤1690202074830904019109080（2）為了保證型材的使用壽命，且其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)如（硬度、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、彎曲彈性模量、低溫落錘沖擊、維卡軟化點(diǎn)、簡(jiǎn)支梁沖擊強(qiáng)度、氧指數(shù)）都達(dá)到國(guó)標(biāo)，須在選擇助劑時(shí)必須想到光熱穩(wěn)定性，抗老化性對(duì)型材的物理性能要求，以及生產(chǎn)過(guò)程的生產(chǎn)效率，并要兼顧配方成本等因素，下面將不同助劑作簡(jiǎn)要闡述[5]。穩(wěn)定劑純的PVC樹(shù)脂對(duì)熱極為敏感，當(dāng)加熱溫度達(dá)到90℃以上時(shí)，就會(huì)發(fā)生輕微的熱分解反應(yīng)，當(dāng)溫度升到120℃后分解反應(yīng)加劇，在150℃，10min，PVC樹(shù)脂就由原來(lái)的白色逐步變?yōu)辄S色紅色棕色黑色。PVC樹(shù)脂分解過(guò)程是由于脫HCl反應(yīng)引起的一系列連鎖反應(yīng)，最后導(dǎo)致大分子鏈斷裂[6]。PVC門(mén)窗生產(chǎn)中一般使用硬脂酸金屬皂類(lèi)穩(wěn)定劑。潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑劑的作用是降低物料之間及物料和加工設(shè)備表面的摩擦力，從而降低熔體的流動(dòng)阻力，降低熔體粘度，提高熔體的流動(dòng)性,避免熔體與設(shè)備的粘附，提高制品表面的光潔度等[7]。于減低了摩擦，使PVC混合料能在較低溫度下加工[4]。潤(rùn)滑劑使用不可過(guò)多，否則會(huì)影響焊接強(qiáng)度。一般使用脂肪酸、石蠟及金屬皂類(lèi)[5]。著色劑著色劑除了使制品具有美麗的顏色外，還可提高耐光性，對(duì)延長(zhǎng)型材的使用壽命起很大作用。型材中一般使用的著色劑為T(mén)iO2，它具有屏蔽紫外線和反射紅外線的作用，可提高耐熱性和耐候性。TiO2分為兩種，金紅石型和銳鈦型。金紅石型光學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，適于戶(hù)外使用[5]。鈦白在PVC塑料門(mén)窗型材中的使用量為3～6phr[7]。加工改性助劑由于PVC熔體延展性差，易導(dǎo)致熔體破碎；PVC熔體松弛慢，易導(dǎo)致制品表面粗糙、無(wú)光澤及鯊魚(yú)皮等。因此，PVC加工時(shí)往往需要加入加工助劑，以改善其熔體的缺陷。加工助劑為一類(lèi)可以改善樹(shù)脂加工性能的助劑，其主要作用方式有三種：促進(jìn)樹(shù)脂熔融、改善熔體流變性能及賦予潤(rùn)滑功能[7]。填充劑填充劑不僅可降低成本，還可提高其剛性和耐熱性，改善耐候性，增加尺寸穩(wěn)定性，有利于擠出成型，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，使用輕質(zhì)活性CaCO3所生產(chǎn)的型材，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均優(yōu)于其它填充劑所生產(chǎn)的型材[5]。 PVC塑料型材配方設(shè)計(jì)原則配方設(shè)計(jì)是PVC型材生產(chǎn)的重要工作，配方設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)配方時(shí)，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際的需要慎重選擇各種助劑，設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)遵循以下原則[7]。（1）樹(shù)脂應(yīng)選擇PVCSG5樹(shù)脂或PVCSG4樹(shù)脂，也就是聚合度在1200～1000的聚氯乙烯樹(shù)脂。（2）必須加入熱穩(wěn)定體系。熱穩(wěn)定體系可以根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際要求選擇，并注意熱穩(wěn)定劑之間的協(xié)同效應(yīng)和對(duì)抗效應(yīng)。不同熱穩(wěn)定體系的特點(diǎn)如下：? 衛(wèi)生性 稀土穩(wěn)定劑=有機(jī)錫穩(wěn)定劑復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑鉛鹽穩(wěn)定劑? 焊角強(qiáng)度 有機(jī)錫穩(wěn)定劑=稀土穩(wěn)定劑鉛鹽穩(wěn)定劑=復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑? 操作性 復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑=稀土穩(wěn)定劑鉛鹽穩(wěn)定劑有機(jī)錫穩(wěn)定劑? 經(jīng)濟(jì)性 鉛鹽穩(wěn)定劑復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑稀土穩(wěn)定劑有機(jī)錫穩(wěn)定劑（3）必須加入沖擊改性劑，可以選擇CPE和ACR沖擊改性劑。根據(jù)配方中其他組成以及擠出機(jī)塑化能力，加入量在8～12phr。CPE價(jià)格較低，來(lái)源廣泛；ACR耐老化能力、焊角強(qiáng)度高。（4）適量加入潤(rùn)滑系統(tǒng)，潤(rùn)滑系統(tǒng)可以降低加工機(jī)械負(fù)荷，使產(chǎn)品光滑，但過(guò)量會(huì)造成焊角強(qiáng)度下降。（5）加入加工改性劑可以提高塑化質(zhì)量，改善制品外觀。一般ACR加工改性劑的加入量為1～2phr。（6）加入填料可以降低成本，增加型材的剛性，但對(duì)低溫沖擊強(qiáng)度影響較大，應(yīng)選擇細(xì)度較高的活性輕質(zhì)碳酸鈣，加入量在5～15phr。（7）必須加入一定量的鈦白以起到屏蔽紫外線的作用，鈦白應(yīng)選擇金紅石型，加入量在4～6phr。必要時(shí)可以加入紫外線吸收劑以增加型材的耐老化能力。（1）樹(shù)脂牌號(hào)的選擇根據(jù)前述分析，本設(shè)計(jì)選用懸浮法緊密型SG5型PVC樹(shù)脂作為主原料。（2）熱穩(wěn)定劑系統(tǒng)的確定主熱穩(wěn)定劑采用Ba/Cd復(fù)合熱穩(wěn)定劑，輔助熱穩(wěn)定劑為亞磷酸酯和環(huán)氧大豆油。Ba/Cd復(fù)合熱穩(wěn)定劑可賦予制品良好的耐老化性和熱穩(wěn)定性；環(huán)氧大豆油可以增強(qiáng)主熱穩(wěn)定劑的耐熱性及耐候性；亞磷酸酯可顯著提高體系的熱穩(wěn)定性，并改進(jìn)初期著色性和熱變色性。（3）潤(rùn)滑劑體系的配合設(shè)計(jì)由于本配方采用的主熱穩(wěn)定劑為Ba/Cd復(fù)合熱穩(wěn)定劑，故潤(rùn)滑劑選用石蠟烴類(lèi)。本品采用固體石蠟作為潤(rùn)滑劑。（4）光穩(wěn)定體系的確定PVC塑料門(mén)窗異型材中的鈦白應(yīng)選用金紅石型的，本設(shè)計(jì)選用上海躍江鈦白化工制品有限公司生產(chǎn)的R288型鈦白粉。根據(jù)前述分析，最終確定的本設(shè)計(jì)用UPVC門(mén)窗異型材擠出配方，如表32所示。表32 門(mén)窗用異型材配方成 分用量（質(zhì)量分）PVC（SG5）CPE（35%）ACR201ACR401EVACaCO3（活性輕鈣）Ba/Cd復(fù)合熱穩(wěn)定劑環(huán)氧大豆油亞磷酸酯TiO2（金紅石型）固體石蠟100總計(jì)120對(duì)于PVC抗沖擊改性的三大體系，即CPE/PVC、EVA/PVC和ACR/PVC而言，其焊接強(qiáng)度與型材的擠出溫度關(guān)系很大，如圖31所示。UVC的加工溫度一般在180200℃；配方中ACR201的加入也有助于降低加工溫度，故成型溫度大致維持在190℃左右。本設(shè)計(jì)采用的配方含有所有三種抗沖擊改性劑，由圖31所示焊接強(qiáng)度與擠出溫度的關(guān)系可以看出，配方所保證的焊接強(qiáng)度比較可靠[8]。 焊角強(qiáng)度/N150 160 170 180 190 200圖31 焊接強(qiáng)度與擠出溫度的關(guān)系[8]1ACR/PVC 2EVA/PVC 3CPE/PVC由于聚氯乙烯本身氧指數(shù)為45～49，氧指數(shù)比較大，有較好的自阻燃性，不易燃燒。配方中抗沖擊劑CPE也具有一定的阻燃效果，故本設(shè)計(jì)所用配方中不再考慮另外加入阻燃劑。第4章 物料衡算及生產(chǎn)線設(shè)備的選擇本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)8000噸PVCU門(mén)窗異型材生產(chǎn)線。年工作日（年工作小時(shí)）的選取[9]（1）年工作時(shí)間 365―29（法定節(jié)假日）=336天=8064h（2）設(shè)備大修 27天/年=648h/年（3）特殊情況停車(chē) 15天/年=360h/年（4）機(jī)頭清理 換過(guò)濾網(wǎng) 1次/7天 8h/次（336天―27天―15天）1/7次/天8h/次=336h=14天（5）實(shí)際開(kāi)車(chē)時(shí)間365天―29天―27天―15天―14天=280天=6720h（6）設(shè)備利用系數(shù)k=實(shí)際開(kāi)車(chē)時(shí)間/年工作時(shí)間=6720/8064= （1）擠出成型工段的物料衡算①擠出成型工段物料損耗率擠出成型工段物料損耗率見(jiàn)表41。表41 擠出成型工段物料損耗率[9]工 序自然損耗掃 地下 腳 料一次成品百分率/%94②物料衡算[9]輸出物料量：8000/=自然損耗量：%=掃地料：%=下腳料：%=下腳料回收破碎量：（1―5%）=粉料中需加回收料量（總量的5%）：5%=回收率：（）100%=%③擠出成型工段物料平衡擠出成型工段物料平衡表見(jiàn)表42。表42 擠出成型工段物料平衡表工 序物料量/t工 序物料量/t輸出物料量自然損耗量掃地料下腳料成品8000（2）混料工段的物料衡算①確定各崗位的物料損失率混料工段的物料損耗系數(shù)見(jiàn)表43。表43 干混合粉料工段物料損耗率[9]工 序篩選輸送高速混合冷卻混合混料輸送損耗率/%總損失/%②物料衡算[9]進(jìn)入本工序的物料量=出料量/（1－本工序的損耗率）進(jìn)入混料輸送的物料量：（－）/（1－%）=進(jìn)入冷混機(jī)的物料量：（1－%）=進(jìn)入高速混合機(jī)的物料量：（1－%）=進(jìn)入篩選輸送的物料量：（1－%）=③干混合粉料工段物料平衡干混合粉料工段物料平衡表見(jiàn)表44。表44 干混合粉料工段物料平衡表工 序入料量/t損失量/t出料量/t輸入回收料量/t篩選輸送高速混合冷卻混合混料輸送送入擠出（3）粉料中各組分需要量粉料中各組分需要量計(jì)算方法[9]如下：①求出每噸產(chǎn)品消耗量（kg）1000組分占整個(gè)粉料量的百分率（%）=每噸產(chǎn)品消耗量組分占整個(gè)粉料量的百分率=組分占份數(shù)/各組分份數(shù)總和100%②年組分需要量（t）粉料年需要量組分占整個(gè)粉料量的百分率=組分年需要量③日組分需要量（t）年組分需要量247。實(shí)際開(kāi)車(chē)天數(shù)（280）=日組分需要量④每小時(shí)組分需要量（kg）年組分需要量247。實(shí)際開(kāi)車(chē)時(shí)（6720）=每小時(shí)組分需要量根據(jù)物料衡算，計(jì)算出實(shí)際每年需要量和日需要量及每小時(shí)需要量，見(jiàn)表45。表45 干混合粉料工段物料平衡表原料名稱(chēng)配方中份數(shù)百分率/%每噸產(chǎn)品消耗量/kg每年需要量/t每天需要量/t每小時(shí)需要量/kgPVC（SG5）CPE（35%）ACR201ACR401EVA活性輕鈣Ba/Cd復(fù)合熱穩(wěn)定劑環(huán)氧大豆油亞磷酸酯TiO2（R型）固體石蠟10025成型機(jī)臺(tái)數(shù)的計(jì)算。如前所述，本設(shè)計(jì)采用雙螺桿擠出機(jī)用PVC粉料直接生產(chǎn)制品。選擇擠出速度為5m/min，；。因而成型擠出機(jī)每小時(shí)的生產(chǎn)能力應(yīng)為：生產(chǎn)能力=線重牽引速度=60=則需要擠出成型機(jī)臺(tái)數(shù)為：（1000）/（6720）=（臺(tái)）所以選用6臺(tái)南京杰恩特機(jī)電有限公司生產(chǎn)的SJZ65/132型錐形雙螺桿擠出機(jī)。其主要參數(shù)見(jiàn)表46。表46 SJZ65/132型錐形雙螺桿擠出機(jī)參數(shù)表項(xiàng) 目技術(shù)參數(shù)項(xiàng) 目技術(shù)參數(shù)螺桿直徑(mm)螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)旋轉(zhuǎn)方向螺桿長(zhǎng)度(mm)主電機(jī)功率(kw)65/132135異向旋轉(zhuǎn)148040裝機(jī)功率(kw)參考產(chǎn)量(kg/h)中心高(mm)重量 (kg)外形尺寸(mm)7628010504000423015202450擠出輔機(jī)包括冷卻定型裝置、牽引裝置、切割裝置、翻料架等幾部分。本設(shè)計(jì)所選擠出輔機(jī)型號(hào)及參數(shù)和生產(chǎn)廠家見(jiàn)表47。表47 擠出輔機(jī)型號(hào)及參數(shù)和生產(chǎn)廠家輔機(jī)裝置型 號(hào)外形尺寸/mm生產(chǎn)廠家冷卻定型臺(tái)牽引機(jī)切割機(jī)翻料架STV63SJZ800履帶牽引機(jī)行星切割機(jī)590085012301800900156012001000114040004501000青島華磊塑料機(jī)械有限公司青島震雄機(jī)械設(shè)備有限公司青島源宏源塑料機(jī)械有限公司青島華磊塑料機(jī)械有限公司，每小時(shí)需要的熱混料為：1000247。6720=每鍋料的混合時(shí)間約為10分鐘，則每次需混粉料量為：247。6=所需有效容積為：247。=448L選用青島華亞橡塑機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)的MSDYHL800/1600型混料機(jī)組。該機(jī)組的相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表48。表48 MSDYHL800/1600型混料機(jī)組參數(shù)表項(xiàng) 目技術(shù)參數(shù)項(xiàng) 目技術(shù)參數(shù)總?cè)莘e/L有效容積/L電機(jī)功率/kw混合時(shí)間800/1600600/120055/90/610分鐘攪拌漿轉(zhuǎn)速/rpm加熱方式外形尺寸/mm重量/kg370/740/50自摩擦加熱6230423044808600每小時(shí)需要回收破碎的料量為：（1000）/6720= kg/h選擇青島華亞橡塑機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)的SWP160型破碎機(jī)。其參數(shù)見(jiàn)表49。表49 SWP160型破碎機(jī)參數(shù)表項(xiàng) 目技術(shù)參數(shù)項(xiàng) 目技術(shù)參數(shù)旋轉(zhuǎn)刀回轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)刀片/個(gè)固定刀片/個(gè)篩板孔徑/mm16062610破碎粒度/mm破碎能力/kg/h外型尺寸/mm整機(jī)重量/kg26100